МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПЕРВИЧНОЙ КОЛЬЦЕВОЙ СЕТИ ГТС

В настоящее время на ГТС России основным транспортным средством являются средства связи синхронной цифровой иерархии SDH, которые имеют возможность выделения сигналов цифровых сетевых трактов из сигналов вышестоящих цифровых сетевых трактов без демультиплексирования последних. Стандартные системы SDH приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Стандартные системы синхронной цифровой иерархии SDH

При описании систем SDH принято использовать округленные

значения скорости уровней синхронной иерархии: 155 Мбит/с; 622 Мбит/с; 2,5 Гбит/с и 10Гбит/с.

К важным особенностям сетей, построенным на основе SDH, относятся:

– эффективный контроль за работой сети;

– эффективное управление сетью;

– рентабельность эксплуатации сети.

При использовании оборудования SDH сети строятся в виде волоконно-оптических колец, на которых в пунктах концентрации нагрузки устанавливаются мощные транзитные центры, а вдоль по кольцу - мультиплексоры и кроссовое оборудование для выделения цифровых потоков по мере необходимости.

Системы SDH могут вводить отдельный канал или группу каналов в высокоскоростной поток данных (а также ответвлять их из него), который не требует в процессе передачи на разных уровнях иерархии вновь разделять на отдельные потоки и объединять в общий поток. Таким образом, исключается сложный процесс, ограничивающий прежде использование оптических кабелей непосредственно между сетевыми узлами. К тому же система SDH совместима с существующими плезиохронными сетями (PDH)

Все станции ГТС могут включаться в цифровое кольцо синхронной сети только двухмегабитовыми цифровыми потоками. Межстанционные связи на ГТС реализуются, как правило, с помощью цифровых систем передачи более высокого порядка. Для включения станций в синхронное цифровое кольцо используются соответствующие мультиплексоры, обеспечивающие мультиплексирование высокоскоростного потока из низкоскоростных и выделение из высокоскоростных низкоскоростных потоков.

Для построения синхронных сетей применяются две разновидности синхронных мультиплексоров:

– цифровые кроссовые узлы (ЦКУ) или кросс-коннекторы;

– мультиплексоры ввода-вывода (МВВ).

Цифровые кроссовые узлы позволяют осуществлять полупостоянные (кроссовые) соединения для мультиплексирования и демультиплексирования цифровых трактов и создания определенной структуры первичной сети ГТС. Причем эта структура, а также пропускная способность первичной сети может быть легко оперативно изменена. Основными элементами ЦКУ являются цифровое коммутационное поле и устройство управления.

Мультиплексоры ввода-вывода можно рассматривать как упрощенный ЦКУ, в котором отсутствует устройство управления и нет возможности оперативного управления пропускной способностью первичной сети (все соединения цифровых трактов реализуются с помощью обычного механического кросса).

Важным аспектом проектирования сетей SDH является обеспечение их надежности и живучести. Сама по себе аппаратура SDH весьма надежна. Кроме того, встроенные средства контроля и управления облегчают и ускоряют обнаружение неисправностей и переключения на резерв. Однако, используемые ВОЛС обладают огромной пропускной способностью и отказ даже одного участка может привести к разрыву связи для большого числа абонентов и значительным экономическим потерям. Отмеченные обстоятельства привели к концепции построения так называемых самозалечивающихся сетей на основе SDH. Методика проектирования сети SDH для ГТС предусматривает повторное использование каналов на различных участках кольца.

Расчет цифрового потока в кольце производится для структуры кольца, состоящей из четырех оптических волокон. Выбор данного числа оптических волокон основан на следующих положениях:

1. По одному оптическому волокну (ОВ) организуется только симплексная связь, т.е. передача информации в одном направлении (например, по часовой стрелке). Для возможности дуплексной связи используется другое ОВ, в котором передача информации осуществляется в обратном направлении (например, против часовой стрелки). При этом задействованы одни и те же участки кольца.

2. По одному и тому же кольцу можно организовать как входящую, так и исходящую связь относительно одной станции. При этом участвуют разные участки кольца.

Таким образом, для организации дуплексной входящей и исходящей связи в кольце должно быть задействовано два ОВ. За прямое направление циркулирования информационного потока принято направление исходящей связи (например, по часовой стрелке).

3. Для обеспечения надежности связи предусмотрена возможность организации связи в обратном направлении (в случае обрыва одного из участков кольца или отдельного ОВ).Для этих целей используются два других ОВ. Переключение на резерв осуществляется службой оперативного управления сетью (автоматически или вручную).

Таким образом, для организации надежного функционирования кольца требуется четыре оптических волокна, два из которых — для основного и два- для резервного кольца.

Пропускная способность цифрового кольца выбирается по максимальной требуемой скорости цифрового потока в основном кольце.

В качестве примера, рассмотрен общий случай сети, в которой имеются станции, непосредственно включаемые в кольцо через кроссконнекторы или мультиплексоры (назовем их пунктами ввода-вывода нагрузки) и станции, осуществляющие связь по кольцу через транзитные для них станции (опорно-транзитные станции - ОПТС).

С помощью известных методов (см. пункт 3) определяются межстанционные нагрузки на сети (учитывая связи с ЗТУ и УСС). Данные помещаются в таблицу межстанционных нагрузок, которая служит основой для дальнейших расчетов (таблица 2.2).

Таблица 2.2 Пример таблицы межстанционных нагрузок

Методика расчета требуемой пропускной способности цифрового кольца сводится к выполнению следующих расчетов :

1. Вычисляется нагрузки от (к) АТС Yij–АТС, вводимые в i-м пункте и выводимые в j-м пункте, путем суммирования всех межстанционных нагрузок, циркулирующих между указанными пунктами кольца, где i = 1, 2, ..., N; j = 1, 2, ..., N; N — количество пунктов ввода-вывода в кольце.

2. Отдельно определяются нагрузки от ЗТУ, к ЗТУ и к УСС (Y_ij–ЗТУ, Y_ij–УСС), вводимые в i-м пункте и выводимые в j-м пункте (если они имеются), путем суммирования всех соответствующих нагрузок, циркулирующих между указанными пунктами кольца.

3. По методике, приведенной в разделе 4, рассчитывается число каналов, необходимое для обслуживания каждой из рассчитанных выше нагрузок (V_ij–АТС, V_ij–ЗТУ, V_ij–УСС).

4. Полученные результаты емкостей пучков соединительных линий округляются до 30 в большую сторону для нахождения числа первичных цифровых потоков Е1 в каждом участке межстанционной связи.

5. Подсчитывается необходимое число первичных цифровых потоков на каждом k-м участке кольца V_kпутем суммирования числа всех первичных цифровых потоков, задействованных на соответствующем участке, где k — номер участка кольца, k = 1, 2, ..., K; K - общее число участков кольца.

6. Выбирается участок кольца, на котором требуется наибольшее количество первичных цифровых потоков V_kmax.

7. С учетом запаса на развитие сети полученное число V_kmax увеличивается на 30–40% (запас емкости кольца может быть другим при соответствующем обосновании специфических условий развития сети).

8. Выбор типа системы передачи SDH для реализации цифрового кольца осуществляется с учетом максимального количества первичных цифровых потоков, которые может обеспечить соответствующая система:

- STM-1 - 63 потока Е1;

- STM-4 - 252 потока Е1;

- STM-16 - 1008 потоков Е1.

Если требуемая канальная емкость цифрового кольца выше одной из стандартных емкостей системы SDH, то выбирается система более высокого уровня или на сети образуют два или несколько колец. В случае нескольких колец все станции на сети распределяются приблизительно поровну (с учетом их емкости) между кольцами, чтобы емкости цифровых потоков разных колец были бы, по возможности, одинаковыми. Для связи двух колец используется один или два шлюзовых мультиплексора ввода-вывода.

Ниже приведен пример расчета пропускной способности цифрового кольца. Расчет необходимой пропускной способности цифрового кольца, обеспечивающего межстанционную связь на ГТС без опорно-транзитных станций, представленной на рисунке3 производится в следующей последовательности.

В кольце используется четыре мультиплексора ввода-вывода нагрузки (или кроссконнектора), обозначенные на рисунке 3 как A, B, C и D.

В мультиплексор А включены ОПС-1 и ОПС-4. В мультиплексор В включены ЗТУ, ОПС-2, ОПС-5, ОПС-6. Мультиплексор С соединен с ОПС-3, а мультиплексор D — ОПС-7 и УСС. Участки кольца между мультиплексорами обозначены римскими цифрами I, II, III и IV.

Так как в рассматриваемой сети отсутствуют транзитные и опорно-транзитные станции, обеспечивающие групповое использование пучков соединительных линий на отдельных участках сети, то все пучки между всеми станциями сети можно считать независимо на основании соответствующих нагрузок.

Значения емкостей пучков округляются в большую сторону до числа, кратного 30, и полученные числа делятся на 30. Таким образом, получается таблица емкостей пучков соединительных линий в первичных цифровых трактах (ПЦТ) 2,048 Мбит/с. Для рассматриваемого примера сети такая таблица будет иметь следующий вид (таблица 2.3).

Таблица 2.3 Емкости пучков межстанционных связей

Далее заполняется таблица ПЦТ, вводимых в i-м мультиплексоре и выводимых в j-м мультиплексоре цифрового кольца. Для рассматриваемого примера таблица ПЦТ будет иметь вид, представленный в таблице 4.4

Таблица 4.4 Межстанционные ПЦТ кольцевой структуры

В последнем столбце таблице 4 приведены суммы всех элементов каждой строки, которые определяют суммарное число ПЦТ, вводимых в соответствующих мультиплексорах.

Для рассматриваемого примера формулы для расчета пучков ПЦТ, вводимых и выводимых в соответствующих мультиплексорах, имеют вид:

V_A–B = V_1–2 + V_1–5 + V_1–6 + V_1–ЗТУ + V_4–2 + V_4–5 + V_4–6 + V_4–ЗТУ;

V_A–С = V_1–3 + V_4–3;

V_A–D= V_1–7 + V_1–УСС + V_4–7 + V_4–УСС;

V_В–А = V_2–1 + V_2–4 + V_5–1 + V_5–4 + V_6–1 + V_6–4 + V_ЗТУ–1 + V_ЗТУ–4;

V_В–С = V_2–3 + V_5–3 + V_6–3 + V_ЗТУ–3;

V_В–D= V_2–7 + V_2–УСС + V_5–7 + V_5–УСС + V_6–7 + V_6–УСС + V_6–УСС + V_ЗТУ–7;

V_С–А = V_3–1 + V_3–4;

V_С–В = V_3–2 + V_3–5 + V_3–6 + V_3–ЗТУ;

V_С–D= V_3–7 + V_3–УСС;

V_D–А = V_7–1 + V_7–4;

V_D–В = V_7–2 + V_7–5 + V_7–6 + V_7–ЗТУ;

V_D–С = V_7–3.

Общее число ПЦТ на каждом участке кольца определяется суммарным значением ПЦТ, вводимых на данном участке (в мультиплексоре начала участка), и ПЦТ, проходящих транзитом по данному участку от мультиплексоров других участков кольца. Для рассматриваемого примера в кольце имеется четыре участка. Формулы для расчета суммарного числа ПЦТ на каждом участке кольца имеют вид:

V_I = V_ΣA+ V_D–B + V_C–B + V_D–С;

V_II = V_ΣB+ V_A–C+ V_D–C+ V_A–D;

V_III = V_ΣC + V_A–D+ V_B–D+ V_B–A;

V_IV = V_ΣD + V_C–A+ V_B–A+ V_C–B.

Требуемая пропускная способность цифрового кольца определяется максимальным значением пропускной способности отдельного участка.

Используя полученное значение и данные таблицы 1, выбирается требуемый тип синхронного транспортного модуля STM.

Контрольные вопросы

2.3.1 Что такое один Эрланг?

2.3.2. Наиболее известные потоки вызовов?

2.3.3 Что такое ординарность, стационарность и отсутствие последействия?

2.3.4. Система с явными потерями?.

2.3.5. Что такое простейший поток вызовов?.

2.3.6. Описание СМО по Кендаллу?

2.3.7. Что такое возникающая нагрузка?

2.3.8. Как используются нормы технологического проектирования?

2.3.9. Методика расчета межстанционных нагрузок?

2.3.10. Как производится расчет цифрового кольца?

2.3.11. Особенности мультимедийного трафика?